多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料及其制备和应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料及其制备和应用，为Ga30Sb70／SnSe2纳米复合多层相变薄膜，由SnSe2薄膜和Ga30Sb70薄膜交替排列成多层薄膜结构，其中SnSe2薄膜的厚度为5～35nm，Ga30Sb70薄膜的厚度为5～35nm；Ga30Sb70/SnSe2纳米复合多层相变薄膜的总厚度为50-70nm，采用磁控溅射法制备得到，可以应用在具有多态性能的高密度相变存储器中。与现有技术相比，本发明具有多级相变特性，能大大提高PCRAM的存储密度；具有更高的晶态及非晶态电阻，能降低PCRAM的操作功耗；相比传统相变存储材料热稳定性提高，晶化速度加快。
【专利说明】多态镓锑-砸化锡多层纳米复合相变材料及其制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子材料【技术领域】，尤其是涉及一种用于高密度相变存储的Ga3ciSb7cZSnSe2纳米复合多层相变薄膜材料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]在各种新型存储器中，相变存储器(PhaseChange Random Access Memory, PCRAM)已经被公认为是下一代最有希望的存储器之一，它可能在将来代替闪存，因为它比目前占据市场较大的FLASH速度快得多，并且容易缩小到较小尺寸，能够实现一亿次以上的擦写次数。PCRAM具有存储单元尺寸小、非挥发性、循环寿命长、稳定性好、功耗低和可嵌入功能强等优点，特别是在器件特征尺寸的微缩方面，具有极大的优势，这也是其替代FLASH的最有力优势。此外PCRAM的制造工艺与CMOS工艺兼容，工艺简单、高速、高密度、低成本是PCRAM 的另一大优势(S.Lai and T.Lowrey:IEDM Tech.Dig.,2000, p.243)，具有广阔的商用前景。
[0003]相变存储薄膜材料的制备方式有掺杂、复合等，Kim等在Ge-Sb-Te体系掺杂入Ag，与传统的Ge-Sb-Te体系材料进行比较，掺杂入Ag的Ge-Sb-Te体系相变温度提高，并且由于晶格畸变，相变速度得到提高(D.H.Kim 等,Materials Characterization, 58 (2007),p.479—484)。Shintani等将GeTe与Sb2Te3进行复合获得类超晶格结构薄膜，并将其器件化，得到，随着脉冲宽度的减小，相变器件RESET电压降低，SET电压几乎不变(Shintani等，Applied Physics Express6 (2013) 111401)。迄今,对于相变存储材料的研究主要集中于提高相变温度，热稳定性等，对于器件的研究主要集中于降低脉冲电压，降低存储器功耗
坐寸ο
[0004]然而，对于如何大幅提高相变存储单元的存储密度，如何通过提高相变存储材料低阻态电阻，降低相变存储器件功耗等仍未有太大的研究。
【发明内容】
[0005]本发明利用两种材料自身晶化前后电阻差异，以及晶化温度的差异，提供一种晶态电阻高，具有多级存储能力的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜材料及其制备方法和应用。
[0006]与传统的相变存储材料相比，本发明的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜具有多级相变的优点，能使相变存储器在单元体积内存储方式由两态提高到三态，大大增加了相变单元的存储密度，并且相变材料的晶态、非晶态电阻大大提高，根据P = I2R,能够大大降低PCRAM器件的功耗。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]本发明涉及一种多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，为Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜，是由SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜交替排列成多层薄膜结构，其中单层SnSe2薄膜的厚度为5-35nm,单层Ga3tlSb7tl薄膜的厚度为5_35nm ;所述Ga3(lSb7Q / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的总厚度为50-70nm。
[0009]Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜化学组成为[Ga30Sb70 (a) SnSe2 (b) ]x,其中a、b分别表示单层Ga3tlSb7tl薄膜和单层SnSe2薄膜的厚度,5≤a≤35nm, 5≤b≤35nm ；X为Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的周期数，x = 1_5。
[0010]较优的，Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜中a: b为15: 35,25: 25、10: 15。
[0011]较优的，Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜厚度为50nm。
[0012]最优的，Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜化学组成为[Ga30Sb70 (10)SnSe2(15)]2。
[0013]本发明所述的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜具有多级相变能力，能大大提高PCRAM的存储密度；具有较高的晶化温度和结晶激活能，能改善PCRAM的热稳定性；具有更高的晶态及非晶态电阻，能降低PCRAM的操作功耗；相比单纯的SnSe2薄膜材料，具有更快的晶化速度。
[0014]Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜采用磁控溅射方法制备，在SiO2 /Si (100)衬底上，以Ga3tlSb7tl和SnSe2为溅射靶材，以Ar为溅射气体，交替沉积多层SnSe2薄膜和Ga30Sb70薄膜。
[0015]较优的，Ga3tlSb7tl和SnSe2靶材的纯度均在原子百分比99.999%以上，本底真空度不大于2X10_4pa，所述的Ar气的纯度为体积百分比99.999%以上。
[0016]较优的，Ga30Sb70和SnSe2靶材溅射分别采用射频和直流电源，且溅射功率均为15-25W，最优为 20W。
[0017]较优的，Ar气的气体流量为25-35SCCM，最优为30SCCM ;溅射气压为0.15-0.25Pa，最优为0.2Pa。
[0018]所述的单层Ga3tlSb7tl薄膜和单层SnSe2薄膜的厚度通过溅射时间来调控。
[0019]本发明所述的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的制备方法，具体包括以下步骤:
[0020]1.清洗SiO2 / Si(IOO)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质；
[0021 ] 2.安装好溅射靶材；设定射频功率，直流功率，气体流量及溅射气压；
[0022]3.采用室温磁控溅射方法制备Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜；
[0023](a)将基片旋转到SnSe2祀位，打开SnSe2的直流电源,开始派射SnSe2薄膜,SnSe2薄膜溅射完成后，关闭SnSe2的直流电源。
[0024](b)将基片旋转到Ga3tlSb7tl靶位，打开Ga3tlSb7tl的射频电源，开始溅射Ga3tlSb7tl薄膜，Ga30Sb70薄膜溅射完成后，关闭Ga3tlSb7tl的射频电源。
[0025]重复(a)、(b)两步，直到多层薄膜厚度达到所需厚度。
[0026]制备得到的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜应用在具有多态性能的高密度相变存储器中。
[0027]与现有技术相比，本发明制备得到的Ga3tlSb7tZSnSe2纳米复合多层相变薄膜具有二级相变能力，与传统的只能一次相变的相变存储材料相比，从O、I存储，提高到0、1、2三态存储((00) (01) (10)信息记录)，能大大提高PCRAM的存储密度；利用SnSe2晶化前后10个数量级以上的电阻差异，提高材料在各个态的电阻，最低态电阻也提高了 10个数量级以上，能大大降低PCRAM的操作功耗；两次相变的晶化温度分别位220°C和270°C左右，能改善PCRAM的热稳定性；相比单纯的SnSe2薄膜材料，具有更快的晶化速度，晶化速度在60ns以内。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为实施例1、2制备得到产品的在不同升温速率下，其电阻与温度的关系曲线，以及用于计算结晶激活能的kissinger拟合曲线图；
[0029](a)、(b)是不同升温速度下[Ga30Sb70 (IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2薄膜电阻随温度的变化以及其两次相变的结晶激活能；(c)、(d)是不同升温速度下[Ga3tlSb7tl(25nm)SnSe2 (25nm)] I薄膜电阻随温度的变化以及其两次相变的结晶激活能；
[0030]图2 为单层 Ga3tlSb7tl、SnSe2 薄膜以及[Ga3tlSb7tl (IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2 复合薄膜的折射率变化与激光脉冲时间的关系；
[0031]图3 为[Ga3tlSb7tl (25nm) SnSe2 (25nm) ] I 薄膜 PCRAM 器件单元的 I_V、R_V 特性曲线。【具体实施方式】
[0032]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书说揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不用观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0033]一种多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，为Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜，制备的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜总厚度为50nm?60nm，结构通式为[Ga30Sb70 (a) SnSe2 (b) ] X,具体结构可以有[Ga30Sb70 (5nm) SnSe2 (5nm) ] 5> [Ga30Sb70 (IOnm)SnSe2 (IOnm) ] 3, [Ga30Sb70 (IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2、[Ga30Sb70 (15nm) SnSe2 (IOnm) ] 2，[Ga30Sb70 (15nm) SnSe2 (15nm) ] 2、[Ga30Sb70 (15nm) SnSe2 (35nm) ] I, [Ga30Sb70 ( 20nm)SnSe2 (30nm) ] 1、[Ga30Sb70 (25nm) SnSe2 (25nm) ] I, [Ga30Sb70 (35nm) SnSe2 (15nm) ] I 等等。米用以下步骤制备得到:
[0034]1.清洗SiO2 / / Si(IOO)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质:
[0035](a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
[0036](b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
[0037](c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
[0038](d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
[0039]2.采用派射方法制备[Ga3tlSb7tl (a) SnSe2 (b) ] x薄膜前准备
[0040](a)放上Ga3tlSb7tl和SnSe2合金祀材,安装好基片，然后密封真空室
[0041 ] (b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时,启动分子泵,抽真空至2xl(T4pa以下。
[0042](c)设定射频功率和直流功率均为20W。
[0043](d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
[0044]3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，其中SnSe2革巴材的派射速度为0.9nm / s, Ga3tlSb7。革巴材的派射速度为0.25nm / s
[0045](a)将基片旋转到SnSe2祀位，打开SnSe2的直流电源,开始派射SnSe2薄膜,SnSe2薄膜溅射完成后，关闭SnSe2的直流电源。
[0046](b)将基片旋转到Ga3tlSb7tl祀位，打开Ga3tlSb7tl的射频电源,开始派射Ga3tlSb7tl薄膜，Ga30Sb70薄膜溅射完成后，关闭Ga3tlSb7tl的射频电源。
[0047](c)重复(a)、(b)两步,直到多层薄膜厚度达到50_60nm。
[0048]实施例1
[0049]本实施例中制备的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜总厚度为50nm，具体结构为[Ga30Sb70 (IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2。
[0050]1.清洗Si02/Si (100)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质:
[0051](a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
[0052](b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
[0053](c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
[0054]⑷取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
[0055]2.采用派射方法制备[Ga3tlSb7tl (IOnm) SnSe2 (15nm)] 2薄膜前准备
[0056](a)放上Ga3tlSb7tl和SnSe2合金祀材,安装好基片，然后密封真空室
[0057](b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时,启动分子泵,抽真空至2xl(T4pa以下。
[0058](c)设定射频功率和直流功率均为20W。
[0059](d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
[0060]3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，其中SnSe2革巴材的派射速度为0.9nm / s, Ga3tlSb7。革巴材的派射速度为0.25nm / s
[0061](a)将基片旋转到SnSe2祀位,打开SnSe2的直流电源,开始派射SnSe2薄膜,持续时间17s，SnSe2薄膜溅射完成后，关闭SnSe2的直流电源。
[0062](b)将基片旋转到Ga3tlSb7tl靶位，打开Ga3tlSb7tl的射频电源，开始溅射Ga3tlSb7tl薄膜，持续时间40s，Ga30Sb70薄膜溅射完成后，关闭Ga3tlSb7tl的射频电源。
[0063](c)重复(a)、(b)两步,直到多层薄膜厚度达到50nm。
[0064]实施例2
[0065]本实施例中制备的Ga3tlSbro / SnSe2纳米复合多层相变薄膜总厚度为50nm，具体结构为[Ga3tlSb7tl (25nm) SnSe2 (25nm) ] I。
[0066]1.清洗SiO2 / Si(IOO)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质:
[0067](a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
[0068](b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
[0069](c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
[0070]⑷取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
[0071]2.采用派射方法制备[Ga3tlSb7tl (25nm) SnSe2 (25nm) ] I薄膜前准备
[0072](a)放上Ga3tlSb7tl和SnSe2合金祀材,安装好基片，然后密封真空室[0073](b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时,启动分子泵,抽真空至2xl(T4pa以下。
[0074](c)设定射频功率和直流功率均为20W。
[0075](d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
[0076]3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，其中SnSe2革巴材的派射速度为0.9nm / s, Ga3tlSb7。革巴材的派射速度为0.25nm / s
[0077](a)将基片旋转到SnSe2祀位,打开SnSe2的直流电源,开始派射SnSe2薄膜,持续时间28s，SnSe2薄膜溅射完成后，关闭SnSe2的直流电源。
[0078](b)将基片旋转到Ga3tlSb7tl靶位，打开Ga3tlSb7tl的射频电源，开始溅射Ga3tlSb7tl薄膜，持续时间100s，Ga30Sb70薄膜溅射完成后，关闭Ga3tlSb7tl的射频电源。
[0079]对比例I
[0080]本对比例中制备的单层SnSe2相变薄膜，总厚度为50nm。
[0081]1.清洗SiO2 / Si(IOO)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质:
[0082](a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
[0083](b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
[0084](c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
[0085]⑷取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
[0086]2.采用溅射方法制备单层SnSe2相变薄膜前准备
[0087](a)放上SnSe2合金祀材,安装好基片,然后密封真空室
[0088](b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时,启动分子泵,抽真空至2xl(T4pa以下。
[0089](c)设定射频功率和直流功率均为20W。
[0090](d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
[0091]3用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，其中SnSe2祀材的派射速度为0.9nm / S。将基片旋转到SnSe2祀位,打开SnSe2的直流电源,开始溅射SnSe2薄膜，持续时间56s，SnSe2薄膜溅射完成后，关闭SnSe2的直流电源。
[0092]对比例2
[0093]本对比例中制备的单层Ga3tlSb7tl相变薄膜，总厚度为50nm。
[0094]1.清洗SiO2 / Si(IOO)基片表面、背面，去除灰尘颗粒、有机与无机杂质:
[0095](a)将基片置于乙醇溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面灰尘颗粒以及无机杂质；
[0096](b)将基片置于丙酮溶液中，用超声清洗15分钟，去基片表面有机杂质；
[0097](c)将基片置于去离子水中，用超声清洗15分钟，再次清洗表面；
[0098](d)取出基片，用纯Ar气吹干，待用。
[0099]2.采用溅射方法制备单层Ga3tlSb7tl相变薄膜前准备
[0100](a)放上Ga3tlSb7tl合金靶材，安装好基片，然后密封真空室
[0101](b)将气体流量计打开5min，然后置于阀控状态，打开机械泵抽真空，当真空达到5Pa或以下时,启动分子泵,抽真空至2xl(T4pa以下。[0102](c)设定射频功率和直流功率均为20W。
[0103](d)使用高纯Ar气作为溅射气体，气体流量为30SCCM，溅射气压为0.2Pa。
[0104]3.用镀膜监控程序进行镀膜，所需要的溅射厚度，可以通过溅射时间来改变，其中Ga3tlSbro靶材的溅射速度为0.25nm / S。将基片旋转到Ga3tlSb7tl靶位，打开Ga3tlSb7tl的射频电源，开始溅射Ga3tlSb7tl薄膜，持续时间56s，Ga30Sb70薄膜溅射完成后，关闭Ga3tlSb7tl的射频电源。
[0105]将上述实施例1、2 制备得到的[Ga30Sb70(IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2 [Ga30Sb70(25nm)SnSe2 (25nm) ] I纳米复合多层相变薄膜进行测试，得到Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜，在不同升温速率下，其电阻与温度的关系曲线，以及用于计算结晶激活能的kissinger拟合曲线图，如图1所示；将上述实施例1以及对比例1,2中的[Ga30Sb70(IOnm)SnSe2 (15nm)] 2纳米复合多层薄膜，以及单层Ga3tlSb7tl薄膜和单层SnSe2薄膜经纳秒激光脉冲照射，得经纳秒激光脉冲照射时反射率随时间的变化关系，如图2所示；将上述实施例2所得的[Ga3tlSb7tl (IOnm) SnSe2 (15nm) ] 2薄膜制备成相变存储器件并进行测试，得到相变存储器件的1-V，R-V特性曲线，如图3所示。
[0106]图1 为本发明中[Ga3tlSb7tl(IOnm) SnSe2 (15nm) ]2 和[Ga30Sb70 (25nm) SnSe2(25nm) ] I纳米复合多层相变薄膜在不同升温速率下，其电阻与温度的关系曲线，以及用于计算结晶激活能的kissinger拟合曲线图。由图1(b)可以看至Ij [Ga3tlSb7tl (IOnm) SnSe2 (15nm) ] I纳米复合多层薄膜第一次相变结晶激活能为2.89eV，第二次相变结晶激活能为3.89eV,图1(d)可以看到[Ga3tlSb7tl (25nm) SnSe2 (25nm) ] I纳米复合多层薄膜第一次相变结晶激活能为
1.81eV，第二次相变结晶激活能为3.16eV。可以得出随着薄膜层数的增加，材料的结晶激活能变大，多层结构对材料的相变过程有抑制作用。这是由于Ga3tlSb7tl层晶化温度较高，其存在，有利于提高材料的热稳定性。
[0107]图2为本发明中[Ga3QSb7Q(10nm)SnSe2(15nm)]2纳米复合多层薄膜，以及单层Ga30Sb70薄膜和单层SnSe2薄膜经纳秒激光脉冲照射，得经纳秒激光脉冲照射时反射率随时间的变化关系。由图2可知，单层SnSe2薄膜光激发相变速度为110ns，单层Ga3tlSb7tl薄膜光激发相变速度为45ns，复合后的[Ga3tlSb7tl(IOnm) SnSe2 (15nm)] 2纳米多层薄膜相变速度为60ns，可以证明Ga3tlSb7tl薄膜层的加入，能大大提高SnSe2薄膜的相变速度，这是由于Ga30Sb70层中含有大量Sb，其晶化温度较低，溅射过程中容易部分晶化，能诱导SnSe2层相变，加快相变存储材料的晶化速度。
[0108]图3为本发明中[Ga3tlSb7tl (IOnm) SnSe2 (15nm)] 2薄膜制备成相变存储器件并进行测试，所得到相变存储器件的I_V、R-V特性曲线。通过PCRAM器件单元1-V和R-V曲线，可以证明，Ga3tlSbro / SnSe2的多态性能，在实际操作中可行，其中第一相变电阻比接近100倍，第二相变的电阻变化也达到了 10倍，可以满足相变存储的开关比要求。由于SnSe2存在，器件单元电阻很高，因此需要的脉冲电压比较大(RESET过程，第一次相变脉冲电压4.0eV,第二次相变电压8.2eV)，但是，单元器件的脉冲电流很小，根据p = i2R，能在一定程度上，降低相变存储器的功耗。
[0109]综上可知本发明的的[Ga3tlSb7tl (a) SnSe2 (b)]X纳米复合多层相变薄膜具有存储密度高，功耗低，热稳定性好，相变速度快等优点。
[0110]实施例3[0111]多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，为Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜，由SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜交替排列成多层薄膜结构，其中SnSe2薄膜的厚度为5nm，Ga30Sb70薄膜的厚度为5nm ;由5层周期性重复的结构组成，Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的总厚度为50nm，Ga30Sb70/SnSe2纳米复合多层相变薄膜具有三个存储态。
[0112]多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料在制备时采用磁控溅射法，在SiO2 /Si (100)衬底上，以Ga3tlSb7tl和SnSe2为溅射靶材，以Ar气为溅射气体，交替沉积多层SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜，溅射时，Ga30Sb70和SnSe2靶材的纯度均在原子百分比99.999%以上，衬底真空度不大于lxlO_4Pa，Ar气的纯度为体积百分比99.999%以上，Ga30Sb70和SnSe2靶材溅射分别采用射频和直流电源，溅射功率为15W，Ar气的气体流量为25SCCM ;溅射气压为0.15Pa，制备得到的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜应用在具有多态性能的高密度相变存储器中。
[0113]实施例4
[0114]多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，为Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜，由SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜交替排列成多层薄膜结构，其中SnSe2薄膜的厚度为35nm，Ga30Sb70薄膜的厚度为35nm ；Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的总厚度为70nm, Ga3tlSbro / SnSe2纳米复合多层相变薄膜具有三个存储态。
[0115]多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料在制备时采用磁控溅射法，在SiO2/Si (100)衬底上，以Ga3tlSb7tl和SnSe2为溅射靶材，以Ar气为溅射气体，交替沉积多层SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜，溅射时，Ga30Sb70和SnSe2靶材的纯度均在原子百分比99.999%以上，衬底真空度不大于lxl0_4pa，Ar气的纯度为体积百分比99.999%以上，Ga30Sb70和SnSe2靶材溅射分别采用射频和直流电源，溅射功率为25W，Ar气的气体流量为35SCCM ;溅射气压为
0.25Pa，制备得到的Ga3tlSb7tZSnSe2纳米复合多层相变薄膜应用在具有多态性能的高密度相变存储器中。
[0116]上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明说揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，扔应有本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，其特征在于，该相变材料为Ga3tlSb7tl/SnSe2纳米复合多层相变薄膜，由SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜交替排列成多层薄膜结构，其中SnSe2薄膜的厚度为5~35nm,Ga3tlSb7tl薄膜的厚度为5~35nm ；Ga30Sb70 / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的总厚度为50-70nm。
2.根据权利要求1所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，其特征在于，所述的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜的化学组成为[Ga3tlSb7tl (a) SnSe2 (b) ] x,其中a、b分别表不 Ga30Sb70 薄膜和 SnSe2 薄膜的厚度，5 ^ a ^ 35nm, 5 ^ b ^ 35nm ；x 为 Ga30Sb70 /SnSe2纳米复合多层相变薄膜的周期数，X = 1-5。
3.根据权利要求2所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，其特征在于，所述的Ga3tlSb7tl薄膜的厚度不大于SnSe2薄膜的厚度。
4.根据权利要求3所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，其特征在于，所述的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜中a: b优选为15: 35,25: 25或10: 15。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料，其特征在于，所述的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜具有三个存储态。
6.如权利要求1-5中任一项所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料的制备方法，该方法采用磁控溅射法，在SiO2 / Si (100)衬底上，以Ga3tlSb7tl和SnSe2为溅射靶材，以Ar气为溅射气体，交替沉积多层SnSe2薄膜和Ga3tlSb7tl薄膜，获得Ga3tlSbro / SnSe2纳米复合多层相变薄膜材料。
7.根据权利要求6所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料的制备方法，其特征在于，Ga30Sb70和SnSe2靶材的纯度均在原子百分比99.999%以上，衬底真空度不大于lxlO_4Pa，Ar气的纯度为体积百分比99.999%以上。
8.根据权利要求6 所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料的制备方法，其特征在于，Ga30Sb70和SnSe2靶材溅射分别采用射频和直流电源，溅射功率为15-25W。
9.根据权利要求6所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料的制备方法，其特征在于，Ar气的气体流量为25-35SCCM ;溅射气压为0.15-0.25Pa。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的多态镓锑-硒化锡多层纳米复合相变材料的应用，制备得到的Ga3tlSb7tl / SnSe2纳米复合多层相变薄膜应用在具有多态性能的高密度相变存储器中。
【文档编号】B82Y40/00GK103762308SQ201410010291
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日
【发明者】翟继卫, 冯潇依, 胡益丰 申请人:同济大学